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biostar2009

专家顾问 (正式写手)

[交流] TouchDown PCR的基本原理和主要优势 已有7人参与

总能看见有人关注touchdown PCR,但是感觉很多人并不清楚原理。

touchdown PCR的主要特色就是逐步降低PCR中的annealing温度,主要目的是提高PCR的特异性,或者降低非特异性的产物。

但是逐步降低PCR annealing温度,如何就能起到降低非特异性产物的作用呢?

所谓的非特异性产物,本质上是引物的错配,引物与模板中的其他位置能够产生足够引起延伸的错配。

比如20nt的引物,与设计的扩展位置肯定是20个好好的完全配对,Tm值有60oC,

而在模板的某一个其他位置,还是这个引物,能够与某段序列有19nt的配对,Tm值有59.5oC,假设。

这里还要明白,Tm是什么意思?是两条DNA之间有50%发生配对的温度,也就是说,一个Tm=60oC的引物,在60oC时,有一半的free primer可以发生配对。那在58oC时可能是60%,而在65oC时可能是30%。

回到这样一种情况,如果PCR的annealing温度设置在58oC,这条引物在这两个位置的annealing程度相差不大,所以这两个地方均可以实现相当程度的延伸。

但是如果还是这种情况,在touchdown PCR的程序中,从一个很高温度向引物Tm donwn的过程中,会发生什么情况呢?

会有那么一个温度,在这个温度上,完美配对的引物结合位置,能够引发一次有效的延伸,而完美配对的引物结合位置,因为引物的配对效率低,没能引发一次有效的延伸。或者更严谨的说法是,会有那么一段温度区间。完美配对的引物结合位点相对于不完美配对的位点,会以更高的效率延伸。要注意,这点区别在一开始可能是非常细微的区别。

一个简单的计算,某个引物存在A和B两个结合位置,A处是完美配对,B处略微的错配,Tm可能只差0.2oC

即便如此,比如在70oC时,A处延伸了3个分子,而因为B处引物配对效率较低,只延伸了1个分子。

那么到了下一个cycles时,完美配对的结合位置将是3+1=4个,而不完美配对只有1+1=2个。

这就实现了差距化,在随后的cycles中,这种差距将进行指数性的扩大。

这就是touchdown能够消除杂带的原因。哪怕错配位点与完美配对位点只有细微的Tm区别。

所以设置touchdown程序的时候,要注意把温度梯度拉大一些。

我的经验,一般而言,从74oC开始,到60oC,可以显著的提高特异性。

对于一些更差的引物,从更高的80oC开始,可以比74oC有明显提高。

这个需要预实验摸索,也不是说从95oC开始最好了,这样导致程序变得很长时间。满足需要就可以了。

所以同理可以看出,为什么说touchdown只是锦上添花,如果主带都看不出来,touchdown能够发挥的空间就不大了。

最后还有一个观点,PCR产物的特异性是由上下游两个引物共同决定的

比如引物A和B,对mRNA α是完美引物,是上下游关系。

而发现引物A在mRNA β上还有一个一模一样的结合位点。

引物B在mRNAγ上也有一个一模一样的结合位点。

对于α mRNA而言,A和B是指数扩增,而β和γ mRNA均是线性扩增,随着PCR的进行,模板浓度会急剧下降。

所以设计引物的时候错配并不要紧,要紧是在同一条mRNA,或者DNA上是否有错配。
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2楼2014-03-28 23:08:15
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3楼2014-04-02 19:24:24
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谢谢分享

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
4楼2014-04-11 15:55:24
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送红花一朵
5楼2014-10-12 23:20:21
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Ivy尘

新虫 (正式写手)

送红花一朵
说的很清楚~
6楼2014-12-10 20:21:10
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不羁的醒与醉

新虫 (小有名气)

7楼2018-11-19 20:14:58
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LN蓝天绿树

新虫 (著名写手)

多谢大佬指教
行至水穷处,坐看云起时
8楼2022-12-30 17:03:29
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